盾構(gòu)下穿廣深鐵路及春風(fēng)高架橋切樁施工技術(shù)研究

張群群

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 巴南 401320）

1 工程概況

1.1 廣深鐵路

廣深鐵路位于深圳地鐵9號(hào)線(xiàn)鹿人盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)，廣深鐵路線(xiàn)列車(chē)運(yùn)行繁忙，且對(duì)線(xiàn)路要求嚴(yán)格。盾構(gòu)在YCK23+530下穿廣深鐵路，距人民南站西端約40 m，共計(jì)8股道。廣深鐵路路基頂標(biāo)高是6.28 m，盾構(gòu)隧道頂標(biāo)高是-17.25 m，隧道頂距鐵路路基頂為23.54 m。其中站臺(tái)樁基A1、B1分別侵入隧道470 mm、913 mm，站臺(tái)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1 500 mm，樁進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于1 m，單樁設(shè)計(jì)承載力5 000 kN。

1.2 春風(fēng)高架橋

托換場(chǎng)地位于春風(fēng)路與南湖路交叉路口處，地面與春風(fēng)高架橋的凈空尺寸約為5.65 m。本次托換采用主動(dòng)托換，托換樁采用Φ1.6 m鉆孔樁，托換樁樁底位于盾構(gòu)隧道底部1.0m，進(jìn)入＜8-4＞微風(fēng)化變質(zhì)砂巖1.0 m。樁基托換臨時(shí)基坑深度8.17 m，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ600@750鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)16.17 m，樁間采用Φ600@750旋噴樁形成止水帷幕，設(shè)置冠梁及兩道混凝土水平支撐。

2 施工案例分析

2.1 切樁分析

2.1.1 站臺(tái)加固

根據(jù)深圳站基本站臺(tái)擴(kuò)建工程的竣工圖資料顯示，深圳站站臺(tái)四根雨棚柱基礎(chǔ)A1、B1、A3、B3 在地鐵隧道影響范圍之內(nèi)，其中A1、B1 兩根樁基礎(chǔ)侵入到地鐵盾構(gòu)行進(jìn)路徑，A3、B3 兩根樁臨近盾構(gòu)邊線(xiàn)，一旦盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)切割到樁基礎(chǔ)鋼筋或是地層擾動(dòng)，就有可能造成樁基擾動(dòng)，造成雨棚不均勻沉降，致使站臺(tái)開(kāi)裂，影響深圳站的正常客運(yùn)組織和站臺(tái)的使用。為了避免出現(xiàn)盾構(gòu)擾動(dòng)導(dǎo)致雨棚上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要對(duì)這4條樁進(jìn)行預(yù)加固處理。采用人工挖孔樁加固的方式，對(duì)于還沒(méi)有侵入地鐵盾構(gòu)限界的樁基礎(chǔ)在旁邊設(shè)置1根直徑130 cm的挖孔樁，1.2 mm鋼護(hù)筒護(hù)壁；對(duì)侵入地鐵盾構(gòu)限界的樁基礎(chǔ)在旁邊設(shè)置2根直徑130 cm挖孔樁，1.2 m鋼護(hù)筒護(hù)壁，在挖孔樁頂設(shè)置承臺(tái)，與既有樁基礎(chǔ)承臺(tái)通過(guò)植筋連接成為一體，能有效地防護(hù)雨棚承臺(tái)，起到較好的加固效果。

同時(shí)對(duì)樁基范圍內(nèi)盾構(gòu)通過(guò)的土層進(jìn)行全斷面注漿，改良鋼管樁與土層的摩擦系數(shù)，提高鋼管樁的承載能力，并為盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)鑿除樁基侵入部分做止水加固，確保施工安全。在盾構(gòu)下穿前，在站臺(tái)處打設(shè)斜向注漿管加固樁基范圍地層以及盾構(gòu)掘進(jìn)范圍地層。

2.1.2 盾構(gòu)下穿切樁措施

（1） 下穿前開(kāi)倉(cāng)換刀、維修各系統(tǒng)管路。

下穿前進(jìn)行換刀作業(yè)，對(duì)周邊滾刀磨損超過(guò)5 mm，正面滾刀磨損超過(guò)15 mm及異常磨損刀具進(jìn)行全部更換。同步進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)維保，確保刀盤(pán)6路泡沫管及盾尾4路同步注漿管暢通，其他設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2） 掘進(jìn)參數(shù)控制。

根據(jù)盾構(gòu)下穿鹿人區(qū)間海關(guān)宿舍、船步街住宅樓及春風(fēng)高架橋掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真組織制定了下穿廣深鐵路盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。

（3） 土倉(cāng)壓力控制。

理論土倉(cāng)壓力計(jì)算采用水土合算的形式，根據(jù)地勘資料，按照對(duì)應(yīng)位置土體填充廣深鐵路結(jié)構(gòu)范圍進(jìn)行計(jì)算。

（4） 出土量控制。

理論出土量＝p/4×D2×L＝p/4×6.282×1.5＝46.4 m3/環(huán)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，按照1.5的松散系數(shù)考慮，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的實(shí)際出土體積約為70 m3/環(huán)。穿越過(guò)程中出土超量將引發(fā)難以控制的沉降變形。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)實(shí)際量測(cè)空載土廂的殘余渣土方量及滿(mǎn)載土廂的剩余空隙方量，確保每一環(huán)的出土量能夠得到精確統(tǒng)計(jì)。在推進(jìn)過(guò)程中，每進(jìn)尺300 mm應(yīng)測(cè)量一次土箱內(nèi)的實(shí)際出土量，檢查是否與進(jìn)尺匹配。特別注意是否有混凝土塊及鋼筋出來(lái)，收集留樣。

（5） 渣土改良。

根據(jù)穿越段以＜14-2＞強(qiáng)風(fēng)化糜棱巖為主的地質(zhì)特點(diǎn)，渣土改良以泡沫為主加水為輔在穿越過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，當(dāng)?shù)侗P(pán)扭矩、總推力明顯增大，渣土坍落度明顯減小時(shí)應(yīng)增加泡沫注入率，并適當(dāng)在土倉(cāng)中部加水；當(dāng)螺旋機(jī)口出現(xiàn)明水、渣土在皮帶上打滑時(shí)則應(yīng)當(dāng)降低泡沫注入率，并關(guān)閉所有土倉(cāng)加水管路。由于穿越期間將采用實(shí)土壓推進(jìn)模式，因此需重點(diǎn)監(jiān)控渣土溫度。在推進(jìn)過(guò)程中利用紅外線(xiàn)測(cè)溫器每環(huán)進(jìn)行一次土溫量測(cè)，當(dāng)渣土溫度超過(guò)30 ℃時(shí)就應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整改良參數(shù)，嚴(yán)防刀盤(pán)在穿越期間結(jié)泥餅。

（6） 掘進(jìn)速度。

在下穿切樁期間，掘進(jìn)原則：慢速勻速進(jìn)行切樁。推進(jìn)速度宜控制在10 mm/min以?xún)?nèi)，避免樁內(nèi)鋼筋卡死刀盤(pán)，保護(hù)刀具刀盤(pán)。

（7） 同步注漿。

在下穿期間，同步注漿量增加至7 m3/環(huán)，注漿速率應(yīng)與推進(jìn)行程匹配，每環(huán)應(yīng)在推進(jìn)油缸行程達(dá)到1 650 mm左右時(shí)完成注漿，確保同步注漿漿液能夠均勻填充建筑空隙。同步注漿壓力控制在0.35～0.4 MPa。穿越段應(yīng)加大盾尾油脂注入量，視情況采用手動(dòng)模式注入，確保盾尾密封效果，防止漏漿。

（ 8） 推進(jìn)姿態(tài)。

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行姿態(tài)修正時(shí)會(huì)造成超挖和額外擾動(dòng)，可能引起土體失穩(wěn)和出土超量。為了避免急糾、猛糾，每環(huán)糾偏值不得大于±5 mm，以防止盾體被樁頭卡死，在下穿期間必須嚴(yán)格控制單位進(jìn)尺的糾偏量，

2.2 盾構(gòu)下穿人向區(qū)間春風(fēng)高架橋切樁分析

2.2.1 樁基托換及周邊加固

左線(xiàn)區(qū)間在ZDK24+162.458處下穿春風(fēng)路高架橋7號(hào)橋28軸處橋墩，該橋墩承臺(tái)下有兩根相距2.1 m Φ1.4 m的混凝土樁，樁長(zhǎng)約30.7 m。該處隧道頂埋深12.2 m，托換樁采用Φ1.6 m鉆孔樁，托換樁樁底位于盾構(gòu)隧道底部1.0 m。托換后鑿除原樁與承臺(tái)的連接，使原樁失去承載力。

托換回填后進(jìn)行托換樁周邊進(jìn)行袖閥管注漿。袖閥管和注漿芯管下到洞底或洞底以下0.2～0.3 m，從洞底往上壓注水泥漿。

2.2.2 盾構(gòu)機(jī)切樁措施

由于橋樁與廣深鐵路站臺(tái)樁侵入隧道的長(zhǎng)度不一樣，盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)也有具體調(diào)整。盾構(gòu)機(jī)離第一條樁30 m（ 第193環(huán)） 時(shí)控制掘進(jìn)速度在30 mm/min以?xún)?nèi)，加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制，對(duì)隧道控制點(diǎn)和管片姿態(tài)進(jìn)行復(fù)測(cè)；通過(guò)對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的調(diào)整，把水平趨勢(shì)控制在-1～1 mm/m之間，垂直趨勢(shì)控制在1～3 mm/m之間，導(dǎo)向系統(tǒng)參考坐標(biāo)為前點(diǎn)（ H、V）：（0 mm、-35 mm），后點(diǎn)（ H、V）：（0 mm、-43 mm），盡量減小鉸接油缸上下左右行程差；導(dǎo)向系統(tǒng)顯示里程為24 167.855（ 第214環(huán)，千斤頂行程366 mm） 時(shí)停止掘進(jìn)，開(kāi)倉(cāng)檢查/更換刀具；完成刀具檢查/更換后關(guān)閉倉(cāng)門(mén)開(kāi)始掘進(jìn)，掘進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)：刀盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)0.8 r/min，掘進(jìn)速度≤5 mm/min，總推力≤1 200 t，上部土倉(cāng)壓力1.0 bar，在掘進(jìn)過(guò)程中為防止噴涌需要嚴(yán)格控制注入泡沫和水的添加量，以保證切削面的濕潤(rùn)；嚴(yán)格控制注漿量和注漿壓力，注漿量每環(huán)不少于6方，注漿壓力不大于3 bar，必要時(shí)在盾尾第3環(huán)附近補(bǔ)充注入雙液漿；準(zhǔn)備好開(kāi)倉(cāng)和刀具更換工具，做好進(jìn)倉(cāng)割除鋼筋準(zhǔn)備；導(dǎo)向系統(tǒng)顯示里程為24 171.452時(shí)刀盤(pán)出第二條樁100 mm，停止掘進(jìn)，開(kāi)倉(cāng)檢查/更換刀具。

3 結(jié)語(yǔ)

由于橋樁與廣深鐵路站臺(tái)樁侵入隧道的長(zhǎng)度不一樣，本文對(duì)廣深鐵路及春風(fēng)高架橋的案例分析，通過(guò)盾構(gòu)下穿切樁措施以及樁基托換及周邊加固措施提高工程質(zhì)量。